WO2008075927A1 - Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method - Google Patents

Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method Download PDF

Info

Publication number
WO2008075927A1
WO2008075927A1 PCT/MD2007/000005 MD2007000005W WO2008075927A1 WO 2008075927 A1 WO2008075927 A1 WO 2008075927A1 MD 2007000005 W MD2007000005 W MD 2007000005W WO 2008075927 A1 WO2008075927 A1 WO 2008075927A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
person
motor activity
determining
inputs
analog
Prior art date
Application number
PCT/MD2007/000005
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Eugen Moraru
Oleg Nicolaiciuc
Original Assignee
Eugen Moraru
Oleg Nicolaiciuc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eugen Moraru, Oleg Nicolaiciuc filed Critical Eugen Moraru
Publication of WO2008075927A1 publication Critical patent/WO2008075927A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/11Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
    • A61B5/1118Determining activity level
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/22Ergometry; Measuring muscular strength or the force of a muscular blow
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2503/00Evaluating a particular growth phase or type of persons or animals
    • A61B2503/10Athletes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6813Specially adapted to be attached to a specific body part
    • A61B5/6824Arm or wrist

Definitions

  • the invention relates to the field of sports medicine and relates to a method for determining the motor activity of a person (athlete), and more specifically, a separate part thereof (arms or legs) and a device for its implementation.
  • a known method of recording human movement which consists in carrying out high-speed photography, inputting images into a computer and its subsequent processing in order to calculate motion parameters, including motor activity.
  • This method has several disadvantages: low accuracy of determining parameters due to various angles of the position of the subject in time; a lengthy process of computing, associated with the need to enter a large number of image frames into a computer and analyze it; involves certain lighting conditions of a person during the shooting; involves a person within the direct line of sight of movie camera (s); has a high cost.
  • This method also has several disadvantages, because requires a mandatory presence of a person within sight, requires a person to be irradiated with various kinds of electromagnetic radiation (backlight) and requires the presence of additional equipment for highlighting tags, a device for implementing this method is characterized by high cost.
  • the described method consists in the fact that at sensitive points of the human body are placed elements that are sensitive to changes in their position in space, using sensitive to the signals of these elements of the tools record the information received from them, and process the recorded information using a computer to obtain data on the nature of the movements of the person, according to the invention, on the human body ( example, on the arm) place one three-coordinate device for measuring angular deviations, including three angular velocity sensors, each of which is oriented in the direction of one of three mutually perpendicular axes (X, Y, Z) and record the signals from the output of these sensors in non-volatile memory, information from which is then used for further processing.
  • the description of the device implemented by this method indicates that it is autonomous, i.e. not related to other devices, including external computers, power supplies, etc. In other words, such a stand-alone device has batteries - electrochemical batteries or batteries from which the device is powered.
  • the objectives of the present invention are to provide a simpler way of recording the motor activity of a person (athlete), or rather a separate part of it (hand), which:
  • the problem is achieved in that in the method and device for determining the motor activity of a person, at a significant point (for example, on the hand) instead of a three coordinate device for measuring angular deviations, including three semiconductor sensors of angular velocity (gyroscope), each of which is oriented in the direction of one of three mutually perpendicular axes (X, Y, Z), place an electromechanical device that responds to the movement of a person’s hand, similar to for example, the mechanism of recharging a watch, which acts as a mechanism for recharging a power battery (battery), and the battery charge current is a measure of a person’s motor activity.
  • the charge current is digitized using an analog-to-digital converter and processed directly in the measuring device, the same data can be read into an external computer to save the results (for example, in the database of athletes).
  • an electromechanical recharging device comprises a disk segment mounted on a freely rotating axis located at the center of the circle of the disk segment.
  • This segment of the disk during human movement can rotate freely due to gravity and inertia.
  • the axis of the segment is connected to a clock spring, which can freely compress when the segment rotates in the corresponding direction, but cannot spin, because this is prevented by a mechanical latch.
  • This spring is unwound relatively slowly through several gear wheels, and they drive a special wheel with an electric winding, which rotates in a magnetic field created by a system of permanent magnets.
  • a winding wheel and a system of permanent magnets form a simple electric generator, because this wheel acts as a rotor.
  • the second option also has a disk segment mounted on a freely rotating axis located in the center of the disk circumference.
  • This segment of the disk during human movement can rotate freely due to gravity and inertia.
  • the axis of the segment is simultaneously the rotor of a miniature electric generator.
  • a miniature electric generator When a person’s hand moves, and accordingly, when the disk segment rotates, a miniature electric generator generates an alternating voltage of a certain value.
  • the voltage from the output of the winding of the miniature generator passes through a rectifier diode bridge and enters the capacitor, on which the voltage is integrated, and then, through a constant resistor, it is supplied to the battery.
  • the electromechanical device charges the battery during operation, and the charge current flowing through the constant resistor is equivalent to the motor activity of a person’s hand.
  • such a device is much cheaper than, for example, a three-coordinate device for measuring angular deviations, including three semiconductor sensors angular velocity (gyroscope).
  • angular velocity angular velocity
  • one Apalog Devices ADXRS 150EB angular velocity sensor costs $ 50 ⁇ https: // www. apalog. honeycomb].
  • Those. a system of three sensors - respectively, more than $ 150.
  • the constant recharge of the battery from which the stand-alone device is powered increases the time of its continuous operation.
  • the proposed method and device provide a sufficiently high measurement accuracy; do not require harsh lighting conditions or irradiation of a person with any fields; do not limit the area of a person's location; provide higher data recording speed than high-speed photography; allow you to register the movement of a person (or parts thereof) for a considerable time and at a considerable distance.
  • Figure l presents a functional diagram of a device for determining the motor activity of a person, or rather, a separate part thereof (arms, legs) containing an electromechanical charging device 1 with charging circuits (diode bridge, integrating a capacitor and a resistor) and a battery, an analog multiplexer 2, analog-to-digital converter 3, microcontroller 4, RAM unit 5 and high-speed USB 6 interface.
  • an electromechanical charging device 1 with charging circuits diode bridge, integrating a capacitor and a resistor
  • an analog multiplexer 2 analog-to-digital converter 3
  • microcontroller 4 RAM unit 5
  • high-speed USB 6 interface high-speed USB 6 interface
  • the outputs of the winding of the electric generator of the electromechanical charging device are connected to the corresponding inputs of the semiconductor rectifier bridge VD, the outputs of which are connected to the terminals of the integrating capacitor C, and through the constant resistor R with the corresponding outputs of the battery, the signals from both terminals of the constant resistor R are connected to the inputs of the analog multiplexer 2, the output which is connected to the input of the analog-to-digital Converter 3, the output of which is connected to the corresponding inputs of the microcon scooter 4, one group of outputs of which is connected to the control inputs of analog multiplexer 2, the second group of inputs / outputs of the microcontroller 4 is connected to the inputs / outputs of the memory block 5, and the third group of inputs / outputs of the microcontroller 4 is connected to the inputs / outputs of the high-speed USB interface 6, the output of which can be connected to an external computer.
  • the device operates as follows. When a person’s hand moves with a device fixed to it for determining motor activity, the electromechanical charging device 1 generates some alternating voltage, which is rectified on the diode rectifier bridge VD, is integrated on the capacitor C and through a constant resistor R enters the battery, recharging it (it is used to power a stand-alone device). Both outputs of the constant resistor R are connected to the inputs of the analog multiplexer 2. The signals from the outputs of the resistor R, formed by the battery charge current and equivalent to motor activity, are fed to the input of the analog-to-digital converter 3 through the analog multiplexer 2, which is controlled by the microcontroller 4.
  • the signals are digitized to analog -digital converter 3, and from its output are fed to the inputs of the microcontroller 4, in which the calculation of motor activity and the accumulation of the obtained value in the block perativnoy memory 5, other inputs / outputs of microcontroller 4 are connected to the inputs / outputs of the high-speed USB interface 6, the output of which can be connected to the external computer for fast reading of the accumulated data.
  • the nodes of the analog multiplexer 2, analog-to-digital converter 3, the microcontroller 4, the memory block 5, the USB 6 interface are internal nodes of the used modern microcontroller microcircuit C8051F342 from Silisop Laboratores.
  • test person is free from a certain orientation in space, for example, so that the sensors are lit or turned towards the receiving antenna or photodetector;
  • the devices used in the claimed method are autonomous, i.e. during measurements and registration, they have neither communication with a computer nor external power, therefore, they do not have wires or other elements that interfere with the natural movement of the test person.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

The inventive method for determining the motor activity of a person, more specifically of a separate member thereof (an arm), consists in fixing to the arm an electromechanical motion-sensitive device which is used in the form of a mechanism for charging a storage battery, in digitizing a charging current in the form of a motor activity measure, in computing, according said current, a value equivalent to the motor activity and in storing said value in a core memory in such a way that data items stored therein can be fetched, via a high-speed interface, into an external computer, for example, for storage in a database.

Description

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ЧЕЛОВЕКА METHOD FOR DETERMINING HUMAN MOTOR ACTIVITY
(СПОРТСМЕНА) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(ATHLETES) AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
Изобретение относится к области спортивной медицины и касается способа определения двигательной активности человека (спортсмена), а точнее - отдельной его части (руки или ноги) и устройства для его осуществления.The invention relates to the field of sports medicine and relates to a method for determining the motor activity of a person (athlete), and more specifically, a separate part thereof (arms or legs) and a device for its implementation.
Известен способ регистрации движения человека, заключающийся в проведении высокоскоростной фотосъемки, ввода изображений в ЭВМ и его последующей обработки с целью вычисления параметров движения, в том числе и двигательной активности. Такой способ имеет ряд недостатков: низкую точность определения параметров за счет различных ракурсов положения объекта съемки во времени; длительный процесс произведения вычислений, связанный с необходимостью ввода большого числа кадров изображений в ЭВМ и его анализа; предполагает определенные условия освещения человека в ходе съемки; предполагает нахождение человека в пределах прямой видимости кинoкaмep(ы); имеет высокую стоимость.A known method of recording human movement, which consists in carrying out high-speed photography, inputting images into a computer and its subsequent processing in order to calculate motion parameters, including motor activity. This method has several disadvantages: low accuracy of determining parameters due to various angles of the position of the subject in time; a lengthy process of computing, associated with the need to enter a large number of image frames into a computer and analyze it; involves certain lighting conditions of a person during the shooting; involves a person within the direct line of sight of movie camera (s); has a high cost.
Известен другой способ регистрации движений человека или его отдельных частей, состоящий в том, что в значимых точках тела человека размещают элементы, чувствительные к изменению их положения в пространстве, с помощью известных средств записывают и обрабатывают полученную информацию с помощью ЭВМ с получением данных о характере движений человека. В известном способе используют ряд пассивных отражающих элементов - меток, которые подсвечивают и проводят высокоскоростную съемку с помощью 3-х и более телевизионных камер, соединенных с помощью высокоскоростных аналоговых каналов ввода со специализированной ЭВМ.There is another way to register the movements of a person or its individual parts, consisting in the fact that significant points of the human body are placed elements that are sensitive to changes in their position in space, using known means, record and process the received information using a computer to obtain data on the nature of movements person. In the known method, a number of passive reflective elements are used - tags that illuminate and conduct high-speed shooting with the help of 3 or more television cameras connected using a high-speed analog input channels with a specialized computer.
Этот способ также обладает рядом недостатков, т.к. требует обязательного нахождения человека в пределах видимости, требует облучения человека различного рода электромагнитными излучениями (подсветкой) и предполагает наличие дополнительного оборудования для подсветки меток, устройство для осуществления этого способа характеризуется высокой стоимостью.This method also has several disadvantages, because requires a mandatory presence of a person within sight, requires a person to be irradiated with various kinds of electromagnetic radiation (backlight) and requires the presence of additional equipment for highlighting tags, a device for implementing this method is characterized by high cost.
Также известен ряд аналогичных способов, основанных на измерении расстояний до меток на определенных частях тела человека с помощью измерения других физических величин, основанные на применении датчиков Холла, электромагнитных, электростатических и других датчиков. Все эти способы и устройства, их реализующие имеют общие недостатки: необходимость воздействия на человека электромагнитным или электростатическим полями; ограниченная область действия, обусловленная конечной чувствительностью датчиков; более низкая, чем у оптических способов точность, высокая стоимость. Наиболее близкими по сути изобретения являются способ и устройство - RU 2257846 Cl «Cпocoб регистрации движений человека и устройство для его осуществлениям Описываемый способ состоит в том, что в значимых точках тела человека размещают элементы, чувствительные к изменению их положения в пространстве, с помощью чувствительных к сигналам этих элементов средств записывают полученную от них информацию, и обрабатывают записанную информацию с помощью ЭВМ с получением данных о характере движений человека, согласно изобретению, на теле человека (например, на руке) размещают одно трехкоординатное устройство измерения угловых отклонений, включающее три датчика угловой скорости, каждый из которых ориентируют в направлении одной из трех взаимно перпендикулярных осей (X, Y, Z) и записывают сигналы с выхода этих датчиков в энергонезависимую память, информацию из которой затем используют для последующей обработки. Отметим, что в описании устройства, реализованного по данному способу указывается, что оно автономное, т.е. не связанное с другими устройствами, в том числе внешней ЭВМ, блоками питания и т.п. Иными словами, такое автономное устройство имеет элементы питания - электрохимические батарейки или аккумуляторы, от которых питается устройство.A number of similar methods are also known, based on measuring distances to marks on certain parts of the human body by measuring other physical quantities, based on the use of Hall sensors, electromagnetic, electrostatic and other sensors. All these methods and devices that implement them have common drawbacks: the need to expose a person to electromagnetic or electrostatic fields; limited scope due to the finite sensitivity of the sensors; lower accuracy than optical methods, high cost. The closest in essence to the invention are the method and device - RU 2257846 Cl “Method for recording human movements and a device for its implementation. The described method consists in the fact that at sensitive points of the human body are placed elements that are sensitive to changes in their position in space, using sensitive to the signals of these elements of the tools record the information received from them, and process the recorded information using a computer to obtain data on the nature of the movements of the person, according to the invention, on the human body ( example, on the arm) place one three-coordinate device for measuring angular deviations, including three angular velocity sensors, each of which is oriented in the direction of one of three mutually perpendicular axes (X, Y, Z) and record the signals from the output of these sensors in non-volatile memory, information from which is then used for further processing. Note that the description of the device implemented by this method indicates that it is autonomous, i.e. not related to other devices, including external computers, power supplies, etc. In other words, such a stand-alone device has batteries - electrochemical batteries or batteries from which the device is powered.
Целями настоящего изобретения являются создание более простого способа регистрации двигательной активности человека (спортсмена), а точнее отдельной его части (руки), который:The objectives of the present invention are to provide a simpler way of recording the motor activity of a person (athlete), or rather a separate part of it (hand), which:
• не требовал бы для своего осуществления обязательного применения традиционных датчиков измерения линейных или угловых скоростей (полупроводниковых гироскопов или акселерометров); не требовал бы внешнего облучения (подсветки) испытуемого; не требовал бы привязки испытуемого к определенной ограниченной территории - зоне действия датчиков;• would not require for its implementation the mandatory use of traditional sensors for measuring linear or angular velocities (semiconductor gyroscopes or accelerometers); would not require external exposure (illumination) of the subject; I would not require the subject to be tied to a certain limited territory - the range of sensors;
• не требовал бы определенной ориентации человека относительно средств, принимающих сигналы датчиков;• would not require a specific orientation of a person relative to the means receiving sensor signals;
• имел бы более низкую стоимость за счет отсутствия полупроводниковых датчиков перемещений;• would have a lower cost due to the lack of semiconductor displacement sensors;
• имел бы более простую структуру устройства (сокращение аппаратных затрат);• would have a simpler device structure (reduced hardware costs);
• обеспечивал бы более длительную работу измерительного устройства за счет подзарядки батареи питания во время работы.• would ensure longer operation of the measuring device by recharging the battery during operation.
Поставленная задача достигается тем, что в способе и устройстве для определения двигательной активности человека, в значимой точке (например, на руке) вместо трех координатного устройства измерения угловых отклонений, включающего три полупроводниковых датчика угловой скорости (гироскопа), каждый из которых ориентируют в направлении одной из трех взаимно перпендикулярных осей (X, Y, Z), размещают электромеханическое устройство, реагирующее на движение руки человека, аналогичное, например, механизму подзарядки наручных часов, которое выполняет роль механизма подзарядки питающей батареи (аккумулятора), а ток заряда батареи является мерой двигательной активности человека. Ток заряда оцифровывают с помощью аналого-цифрового преобразователя и обрабатывают непосредственно в измерительном устройстве, эти же данные могут быть считаны во внешнюю ЭВМ для сохранения результатов (например, в базе данных спортсменов).The problem is achieved in that in the method and device for determining the motor activity of a person, at a significant point (for example, on the hand) instead of a three coordinate device for measuring angular deviations, including three semiconductor sensors of angular velocity (gyroscope), each of which is oriented in the direction of one of three mutually perpendicular axes (X, Y, Z), place an electromechanical device that responds to the movement of a person’s hand, similar to for example, the mechanism of recharging a watch, which acts as a mechanism for recharging a power battery (battery), and the battery charge current is a measure of a person’s motor activity. The charge current is digitized using an analog-to-digital converter and processed directly in the measuring device, the same data can be read into an external computer to save the results (for example, in the database of athletes).
Рассмотрим несколько вариантов реализации электромеханических устройств, реагирующих на движение руки человека, аналогичных механизму подзарядки наручных часов.Consider several options for the implementation of electromechanical devices that respond to the movement of a person’s hand, similar to the mechanism of recharging watches.
Одним из вариантов реализации электромеханического устройства подзарядки состоит в том, что оно содержит сегмента диска, закрепленного на свободно вращающейся оси, расположенной в центре окружности сегмента диска. Этот сегмент диска при движении человека может свободно вращаться за счет сил тяжести и инерции. Ось сегмента соединена с часовой пружиной, которая может свободно сжиматься при вращении сегмента в соответствующем направлении, но не может раскручиваться, т.к. этому препятствует механическая защелка. Эта пружина раскручивается относительно медленно через несколько зубчатых колесиков, и приводят в движение специальное колесико с электрической обмоткой, которое вращается в магнитном поле, созданном системой постоянных магнитов. Колесико с обмоткой и система постоянных магнитов образуют простейший электрический генератор, т.к. это колесико выполняет роль ротора. Таки образом, при ходьбе человека, если сегмент диска вращается в направлении, совпадающем с направлением завода пружины, она сжимается. Сжатая пружина раскручивает ротор миниатюрного электрогенератора (через систему зубчатых колес), который генерирует переменное напряжение определенной величины.One embodiment of an electromechanical recharging device is that it comprises a disk segment mounted on a freely rotating axis located at the center of the circle of the disk segment. This segment of the disk during human movement can rotate freely due to gravity and inertia. The axis of the segment is connected to a clock spring, which can freely compress when the segment rotates in the corresponding direction, but cannot spin, because this is prevented by a mechanical latch. This spring is unwound relatively slowly through several gear wheels, and they drive a special wheel with an electric winding, which rotates in a magnetic field created by a system of permanent magnets. A winding wheel and a system of permanent magnets form a simple electric generator, because this wheel acts as a rotor. Thus, when a person walks, if the disk segment rotates in the direction coinciding with the direction of the spring plant, it is compressed. A compressed spring spins the rotor of a miniature electric generator (through a system of gears), which generates an alternating voltage of a certain magnitude.
Второй вариант также имеет сегмента диска, закрепленного на свободно вращающейся оси, расположенной в центре окружности диска. Этот сегмент диска при движении человека может свободно вращаться за счет сил тяжести и инерции. Ось сегмента одновременно является ротором миниатюрного электрогенератора. При движении руки человека, и соответственно, при вращении сегмента диска, миниатюрный электрогенератор вырабатывает переменное напряжение определенной величины.The second option also has a disk segment mounted on a freely rotating axis located in the center of the disk circumference. This segment of the disk during human movement can rotate freely due to gravity and inertia. The axis of the segment is simultaneously the rotor of a miniature electric generator. When a person’s hand moves, and accordingly, when the disk segment rotates, a miniature electric generator generates an alternating voltage of a certain value.
Напряжение с выхода обмотки миниатюрного электрогенератора проходит через выпрямительный диодный мост и поступает на конденсатор, на котором напряжение интегрируется, а затем, через постоянный резистор поступает на аккумуляторную батарею питания. Таким образом, электромеханическое устройство осуществляет подзарядку аккумуляторной батареи во время работы, а ток заряда, протекающий через постоянный резистор, эквивалентен двигательной активности руки человека.The voltage from the output of the winding of the miniature generator passes through a rectifier diode bridge and enters the capacitor, on which the voltage is integrated, and then, through a constant resistor, it is supplied to the battery. Thus, the electromechanical device charges the battery during operation, and the charge current flowing through the constant resistor is equivalent to the motor activity of a person’s hand.
Очевидно, что такое устройство стоит значительно дешевле, чем, например, трех координатное устройство для измерения угловых отклонений, включающего три полупроводниковых датчика угловой скорости (гироскопа). Например, один датчик угловой скорости фирмы Апаlоg Dеviсеs ADXRS 150EB стоит 50$ \ httр ://www. апаlоg. сот] . Т.е. система из трех датчиков - соответственно, более $150. Кроме того, как уже указывалось выше, постоянный подзаряд аккумуляторной батареи, от которой питается автономное устройство, увеличивает время его непрерывной работы.Obviously, such a device is much cheaper than, for example, a three-coordinate device for measuring angular deviations, including three semiconductor sensors angular velocity (gyroscope). For example, one Apalog Devices ADXRS 150EB angular velocity sensor costs $ 50 \ https: // www. apalog. honeycomb]. Those. a system of three sensors - respectively, more than $ 150. In addition, as already mentioned above, the constant recharge of the battery from which the stand-alone device is powered increases the time of its continuous operation.
Т.о. очевидно как упрощение устройства, так и снижение его стоимости, и увеличение времени непрерывной работы. Кроме того, предлагаемые способ и устройство: обеспечивают достаточно высокую точность измерений; не требуют жестких условий освещения или облучения человека какими-либо полями; не огранивают область нахождения человека; обеспечивают более высокую скорость записи данных, чем высокоскоростная фотосъемка; позволяют регистрировать движения человека (или его частей) значительное время и на значительном расстоянии.T.O. Obviously, both simplification of the device, and a decrease in its cost, and an increase in the time of continuous operation. In addition, the proposed method and device: provide a sufficiently high measurement accuracy; do not require harsh lighting conditions or irradiation of a person with any fields; do not limit the area of a person's location; provide higher data recording speed than high-speed photography; allow you to register the movement of a person (or parts thereof) for a considerable time and at a considerable distance.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретного варианта его осуществления и прилагаемым чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства для определения двигательной активности человека, согласно изобретению.The invention is further explained by the description of a specific variant of its implementation and the accompanying drawing, which shows a functional diagram of a device for determining the physical activity of a person, according to the invention.
На фиг.l представлена функциональная схема устройства определения двигательной активности человека, а точнее - отдельной его части (руки, ноги) - содержащего электромеханическое устройства подзарядки 1 с цепями подзарядки (диодный мост, интегрирующий конденсатор и резистор) и аккумуляторной батареей, аналоговый мультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, микроконтроллер 4, блок оперативной памяти 5 и высокоскоростной интерфейс USB 6.Figure l presents a functional diagram of a device for determining the motor activity of a person, or rather, a separate part thereof (arms, legs) containing an electromechanical charging device 1 with charging circuits (diode bridge, integrating a capacitor and a resistor) and a battery, an analog multiplexer 2, analog-to-digital converter 3, microcontroller 4, RAM unit 5 and high-speed USB 6 interface.
Выходы обмотки электрогенератора электромеханического устройства подзарядки соединены с соответствующими входами полупроводникового выпрямительного моста VD, выходы которого соединены с выводами интегрирующего конденсатора С, и через постоянный резистор R с соответствующими выходами аккумуляторной батареи, сигналы с обоих выводов постоянного резистора R соединены во входами аналогового мультиплексора 2, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 3, выход которого подключен к соответствующим входам микроконтроллера 4, одна группа выходов которого соединена с управляющими входами аналогового мультиплексора 2, вторая группа входов/выходов микроконтроллера 4 соединена с входами/выходами блока оперативной памяти 5, а третья группа входов/выходов микроконтроллера 4 соединена с входами/выходами быстродействующего USB интерфейс 6, выход которого может быть соединен с внешней ЭВМ.The outputs of the winding of the electric generator of the electromechanical charging device are connected to the corresponding inputs of the semiconductor rectifier bridge VD, the outputs of which are connected to the terminals of the integrating capacitor C, and through the constant resistor R with the corresponding outputs of the battery, the signals from both terminals of the constant resistor R are connected to the inputs of the analog multiplexer 2, the output which is connected to the input of the analog-to-digital Converter 3, the output of which is connected to the corresponding inputs of the microcon scooter 4, one group of outputs of which is connected to the control inputs of analog multiplexer 2, the second group of inputs / outputs of the microcontroller 4 is connected to the inputs / outputs of the memory block 5, and the third group of inputs / outputs of the microcontroller 4 is connected to the inputs / outputs of the high-speed USB interface 6, the output of which can be connected to an external computer.
Способ регистрации движений человека станет понятным из описания работы устройства.The method of recording human movements will become clear from the description of the operation of the device.
Устройство работает следующим образом. При движении руки человека с закрепленным на ней устройством для определения двигательной активности - электромеханическое устройства подзарядки 1 вырабатывает некоторое переменное напряжение, которое выпрямляется на диодном выпрямительном мосту VD, интегрируется на конденсаторе С и через постоянный резистор R поступает на аккумуляторную батарею, подзаряжая ее (она используется для питания автономного устройства). Оба выхода постоянного резистора R соединены со входами аналогового мультиплексора 2. Сигналы с выходов резистора R, образуемые током заряда аккумуляторной батареи и эквивалентные двигательной активности, поступают на вход аналого-цифрового преобразователя 3 через аналоговый мультиплексор 2, которым управляет микроконтроллер 4. Сигналы оцифровываются в аналого-цифровом преобразователе 3, и с его выхода подаются на входы микроконтроллера 4, в котором происходит вычисление двигательной активности и накопление полученной величины в блоке оперативной памяти 5, Другие входы/выходы микроконтроллера 4 соединены со входами/выходами высокоскоростного интерфейса USB 6, выход которого может быть соединен со внешней ЭВМ для быстрого считывания накопленных данных. Узлы аналогового мультиплексора 2, аналого-цифрового преобразователя 3, микроконтроллер 4, блок оперативной памяти 5, интерфейс USB 6 являются внутренними узлами используемой современной микросхемы микроконтроллера C8051F342 фирмы Siliсоп Lаbоrаtоriеs. Преимуществами предлагаемого способа и устройства состоят в:The device operates as follows. When a person’s hand moves with a device fixed to it for determining motor activity, the electromechanical charging device 1 generates some alternating voltage, which is rectified on the diode rectifier bridge VD, is integrated on the capacitor C and through a constant resistor R enters the battery, recharging it (it is used to power a stand-alone device). Both outputs of the constant resistor R are connected to the inputs of the analog multiplexer 2. The signals from the outputs of the resistor R, formed by the battery charge current and equivalent to motor activity, are fed to the input of the analog-to-digital converter 3 through the analog multiplexer 2, which is controlled by the microcontroller 4. The signals are digitized to analog -digital converter 3, and from its output are fed to the inputs of the microcontroller 4, in which the calculation of motor activity and the accumulation of the obtained value in the block perativnoy memory 5, other inputs / outputs of microcontroller 4 are connected to the inputs / outputs of the high-speed USB interface 6, the output of which can be connected to the external computer for fast reading of the accumulated data. The nodes of the analog multiplexer 2, analog-to-digital converter 3, the microcontroller 4, the memory block 5, the USB 6 interface are internal nodes of the used modern microcontroller microcircuit C8051F342 from Silisop Laboratores. The advantages of the proposed method and device are:
• Сокращение аппаратных затрат по сравнению с прототипом;• Reduced hardware costs compared to the prototype;
• Сокращение стоимости устройства по сравнению с прототипом;• Reducing the cost of the device compared to the prototype;
• Не использует никакие полупроводниковые датчики, реагирующие на движение;• Does not use any motion-sensitive semiconductor sensors;
• Обеспечивает более длительную работу автономного измерительного устройства от аккумуляторной батареи за счет подзарядки ее во время работы;• Provides longer battery life of an autonomous measuring device from the battery by recharging it during operation;
• Отсутствие необходимости в воздействии на человека внешними электростатическими, электромагнитными или иными полями, вредными для здоровья;• No need for exposure to humans by external electrostatic, electromagnetic or other fields harmful to health;
• Испытуемый человек полностью свободен от территориальных ограничений (ни креплениями, ни используемым оборудованием, ни зоной видимости или уверенного радиоприема);• The test person is completely free from territorial restrictions (neither mounts, nor equipment used, nor visibility or reliable radio reception);
• Испытуемый человек свободен от определенной ориентации в пространстве, например, чтобы датчики были освещены или повернуты к приемной антенне или фотоприемнику;• The test person is free from a certain orientation in space, for example, so that the sensors are lit or turned towards the receiving antenna or photodetector;
• Скорость регистрации при данном способе и устройстве существенно выше, чем в противопоставляемых устройствах, т.к. не ограничивается необходимостью в ручных измерениях, пропускной способностью каналов связи и т.п.• The registration speed with this method and device is significantly higher than in opposed devices, because not limited to the need for manual measurements, the bandwidth of communication channels, etc.
• Используемые в заявляемом способе устройства автономны, т.е. не имеют во время измерений и регистрации ни связи с компьютером, ни с внешним питанием, следовательно, не имеют проводов и других элементов, мешающих естественному движению испытуемого человека. • The devices used in the claimed method are autonomous, i.e. during measurements and registration, they have neither communication with a computer nor external power, therefore, they do not have wires or other elements that interfere with the natural movement of the test person.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ определения двигательной активности человека (спортсмена), а точнее отдельной его части (например, руки), состоящий в том, что в значимых точках тела человека размещают элементы, чувствительные к изменению их положения в пространстве, с помощью чувствительных к сигналам этих элементов средств записывают полученную от них информацию, и обрабатывают записанную информацию с получением данных о двигательной активности, отличающийся тем, что на теле человека (а точнее, на запястий руки) размещают одно автономное микроконтроллерное устройство, включающее электромеханическое устройство, реагирующее на движение, которое выполняет роль механизма подзарядки аккумуляторной батареи, а ток подзарядки, являющийся мерой двигательной активности человека, оцифровывают и вычисляют на его основе величину, эквивалентную двигательной активности, которую накапливают в оперативной памяти, данные из которой могут быть считаны через высокоскоростной интерфейс во внешнюю ЭВМ, например, для сохранения в базе данных.1. A method for determining the motor activity of a person (athlete), or rather a separate part of it (for example, hands), which consists in placing elements sensitive to changes in their position in space at significant points in the human body using signals sensitive to these elements funds record the information received from them, and process the recorded information to obtain data on motor activity, characterized in that one autonomous microcontroller device is placed on the human body (or rather, on the wrists) a device including an electromechanical device that responds to movement, which acts as a mechanism for recharging the battery, and the recharge current, which is a measure of a person’s motor activity, digitizes and calculates on its basis a value equivalent to motor activity that is accumulated in RAM, data from which can be read via a high-speed interface to an external computer, for example, for storage in a database.
2. Устройство для определения двигательной активности человека, содержащее средство определения перемещения, аналоговый мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь, микроконтроллер, высокоскоростной интерфейс USB, отличающееся тем, что средство определения перемещения выполнено в виде электромеханического устройства, реагирующее на движение руки человека, аналогичного, например, механизму подзарядки наручных часов, которое осуществляет подзарядку аккумуляторной батареи, а ток подзарядки, являющийся мерой двигательной активности человека, измеряется на резисторе, выводы которого соединены со входами аналогового мультиплексора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен со входами микроконтроллера, выходы которого соединены со входами аналогового мультиплексора, блока оперативной памяти и высокоскоростного интерфейса USB.2. A device for determining the motor activity of a person, comprising means for determining movement, an analog multiplexer, an analog-to-digital converter, a microcontroller, a high-speed USB interface, characterized in that the means for determining movement is made in the form of an electromechanical device that responds to movements of a person’s hand, similar, for example , a wristwatch recharging mechanism that recharges the battery, and a recharging current, which is a measure of motor activity and a person, measured on a resistor, the outputs of which are connected to the inputs of an analog multiplexer, the output of which is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the inputs of a microcontroller, the outputs of which are connected to the inputs of an analog multiplexer, a RAM block, and a high-speed USB interface.
3. Устройство по п.2, в котором электромеханическое устройство подзарядки содержит сегмента диска, закрепленного на свободно вращающейся оси, расположенной в центре окружности сегмента диска, ось сегмента соединена с часовой пружиной, которая может свободно сжиматься при вращении сегмента в соответствующем направлении, но может раскручиваться только через несколько зубчатых колес, которые приводят в движение ротора миниатюрного электрогенератора, вращающийся в магнитном поле постоянных магнитов, который вырабатывает при своем вращении переменное напряжение определенной величины.3. The device according to claim 2, in which the electromechanical charging device comprises a disk segment mounted on a freely rotating axis located in the center of the circle of the disk segment, the axis of the segment is connected to a clock spring, which can freely compress when the segment rotates in the corresponding direction, but can spin only through a few gears that drive the rotor of a miniature electric generator, rotating in a magnetic field of permanent magnets, which produces when it is rotated and an alternating voltage a certain value.
4. Устройство по п.2, в котором электромеханическое устройство подзарядки содержит сегмента диска, закрепленного на свободно вращающейся оси, расположенной в центре окружности сегмента диска, которая одновременно является ротором миниатюрного электрогенератора, вырабатывающего при движении переменное напряжение определенной величины. 4. The device according to claim 2, in which the electromechanical charging device comprises a disk segment mounted on a freely rotating axis located in the center of the circle of the disk segment, which is also the rotor of a miniature electric generator that generates an alternating voltage of a certain magnitude when moving.
PCT/MD2007/000005 2006-12-21 2007-11-11 Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method WO2008075927A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MDA20060288A MD3614G2 (en) 2006-12-21 2006-12-21 Device and process for determining the human motion activity
MDA20060288 2006-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008075927A1 true WO2008075927A1 (en) 2008-06-26

Family

ID=39536493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/MD2007/000005 WO2008075927A1 (en) 2006-12-21 2007-11-11 Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA011542B1 (en)
MD (1) MD3614G2 (en)
WO (1) WO2008075927A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102764130A (en) * 2012-07-04 2012-11-07 北京理工大学 Non-contact electrostatic detection method for measuring movement velocity of hand
CN102799270A (en) * 2012-07-04 2012-11-28 北京理工大学 Human-computer interaction method based on electrostatic detection and myoelectric detection

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MD3989G2 (en) * 2008-05-30 2010-08-31 Еуджен МОРАРУ Method for sports and educational training of teenagers
MD4164C1 (en) * 2010-03-04 2012-11-30 Еуджен МОРАРУ Method for the formation of skills for doing physical exercises during the morning exercises and during the day in children, and system for implementing the method

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0968444A (en) * 1995-09-01 1997-03-11 Japan Aviation Electron Ind Ltd Motion measuring apparatus as well as virtual-space reproduction apparatus and form correcting apparatus making use of said measuring apparatus
RU2257846C1 (en) * 2004-04-28 2005-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛАУРУС" Method and device for registering human movements

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0968444A (en) * 1995-09-01 1997-03-11 Japan Aviation Electron Ind Ltd Motion measuring apparatus as well as virtual-space reproduction apparatus and form correcting apparatus making use of said measuring apparatus
RU2257846C1 (en) * 2004-04-28 2005-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЛАУРУС" Method and device for registering human movements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Formula-1 mire chasov. Chasovoi biznes", no. 2, 2001, pages 1 - 2, Retrieved from the Internet <URL:http://www.timeway.ru/article/formula1_v_mirechasov> *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102764130A (en) * 2012-07-04 2012-11-07 北京理工大学 Non-contact electrostatic detection method for measuring movement velocity of hand
CN102799270A (en) * 2012-07-04 2012-11-28 北京理工大学 Human-computer interaction method based on electrostatic detection and myoelectric detection

Also Published As

Publication number Publication date
MD3614G2 (en) 2009-11-30
MD3614F1 (en) 2008-06-30
EA011542B1 (en) 2009-04-28
EA200701570A3 (en) 2008-04-28
EA200701570A2 (en) 2007-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL1030440C2 (en) Motion tracking system.
CN105050487A (en) Athletic performance monitoring system utilizing heart rate information
Stirling et al. An innovative shoe-mounted pedestrian navigation system
JP4998543B2 (en) Positioning device, positioning method and program
WO2008075927A1 (en) Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method
JPWO2007099599A1 (en) Magnetic gyro
JP2011062112A (en) Apparatus for health care of companion animal
US20160157718A1 (en) Choosing a heart rate monitor for a wearable monitoring device
CN109276240A (en) Portable electronic device
JP2003093566A (en) Method for discriminating movement and movement sensing module
CN110268701B (en) Image forming apparatus
RU2257846C1 (en) Method and device for registering human movements
CN113229806A (en) Wearable human body gait detection and navigation system and operation method thereof
EA011541B1 (en) A method for determining the motion trajectory (orientation) of a person (sportsman) or the members thereof and a device for carrying out said method
TW200950748A (en) Portable record and analysis system of exercise track and a track building method
Li et al. A Pedestrian Dead Reckoning System Integrating Low-Cost MEMS Inertial Sensors and GPS Receiver.
Zhao et al. Towards arbitrary placement of multi-sensors assisted mobile navigation system
US20090063088A1 (en) Wristwatch type acceleration detection module
Lobo et al. Integration of inertial information with vision towards robot autonomy
WO2008075925A1 (en) Method for determining the motor activity of a person (sportsman) and a device for carrying out said method
Tinh et al. Image-based gramian angular field processing for pedestrian stride-length estimation using convolutional neural network
CN110732113A (en) hula hoops and counting method thereof
Pang et al. Accelerometer based real-time remote detection and monitoring of hand motion
Mihaldinec et al. Estimation of the Cycling Cadence Using Low-Cost Inertial Sensors Mounted on a Bicycle
Kröning et al. Gait motion analysis using optical and inertial sensor fusion to design human kinetic energy harvesting systems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07834478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07834478

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1